JP2012065257A - 顕微鏡用撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察対象物が移動している場合には、視認性を損なわない程度の低画質にする代わりに、信号処理を短くしてフレームレートを確保する。
【解決手段】顕微鏡用撮像装置は、標本を撮像して映像信号を取得する撮像部３０と、映像信号を信号処理する信号処理部４０と、撮像部の光軸と直交する第１の方向における、撮像部とステージとの相対移動速度を算出する移動検出部１０と、第１の方向の相対移動速度が閾値以上の場合には、信号処理部４０による信号処理の時間が短くなるようにパラメータを決定する信号処理設定部２０と、第１の方向の相対移動速度が閾値以上の場合には、信号処理部４０にて信号処理した映像信号のフレームレートを高くするか、又は現状のフレームレートを維持するかを選択処理するフレームレート変換部５０とを備え、信号処理部４０は信号処理設定部２０にて決定されたパラメータに従って信号処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、標本を撮像し、信号処理を施してモニタに表示する顕微鏡用撮像装置に関するものである。

近年、顕微鏡による観察は、従来の光学顕微鏡においてもデジタルカメラ等を装着してモニタ等で観察、撮影操作をするようになってきている。特に、接眼レンズがない所謂「オールインワンモデル」が増加しており、このような傾向は今後さらに高まると考えられる。これらのシステムでは、微細構造をより明確に観察するための信号処理を施したものをモニタにより観察することができる。

しかし、観察者の判断を支援するために演算量の多い信号処理を行うと、モニタに表示される画像のフレームレートが低下してしまう。フレームレートが低下すると、ユーザは、モニタ観察時に接眼レンズで覗いた時と同様のフレーミング操作やフォーカシング操作を行うことが困難となる。一般には、表示のフレームレートが１０フレーム／秒以下になると、フレーミング（位置決め）操作やフォーカシング操作等の撮像操作が困難になるといわれている。

このような問題に対し、動画を観察する表示モード時と、静止画を撮影する撮影モード時との信号処理パラメータをユーザが予め指定しておき、これを切り替えることで、作業時に使用する表示モードでの画像の視認性を確保する撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６―２８７３５８号公報

しかしながら、近年の画像処理の演算量の増加、及びハードウェア規模の制約から、信号処理時間が増大しており、特許文献１に記載のようにプリセットパラメータを切り替えるだけでは、観察対象物が移動している場合に、モニタに表示される拡大画像をスムーズに撮像操作することができなかった。

本発明の目的は、上記問題を解決するため、観察対象物が移動している場合に、スムーズな撮像操作を実現することができる顕微鏡用撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る顕微鏡用撮像装置は、ステージ上に載置された標本を撮像し、信号処理を施してモニタに表示する顕微鏡用撮像装置であって、前記標本を撮像して映像信号を取得する撮像部と、前記撮像部によって取得した映像信号を信号処理する信号処理部と、前記撮像部の光軸と直交する第１の方向における、前記撮像部と前記ステージとの相対移動速度を算出する移動検出部と、前記第１の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部による前記信号処理の時間が短くなるようにパラメータを決定する信号処理設定部と、前記第１の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部によって信号処理した映像信号のフレームレートを高くするか、又は現状のフレームレートを維持するかを選択して処理するフレームレート変換部とを備え、前記信号処理部は、前記信号処理設定部によって決定された前記パラメータに従って信号処理することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記移動検出部は、前記第１の方向の相対移動速度を、前記撮像部によって撮像した映像信号のフレーム間における相対的な動きベクトルに基づいて算出することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記ステージは、第１の駆動モータによって前記第１の方向に移動し、前記移動検出部は、前記第１の駆動モータの回転量に基づいて前記標本の前記第１の方向の相対移動速度を算出することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記信号処理部は、ノイズ低減処理部を有し、前記信号処理設定部は、前記ノイズ低減処理部のパラメータを決定し、前記第１の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、ノイズ低減処理時間を短縮するようにパラメータを決定することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記移動検出部は、更に前記撮像部の光軸と平行な第２の方向における、前記撮像部と前記ステージとの相対移動速度を算出し、前記信号処理設定部は、前記第１の方向の相対移動速度又は前記第２の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部による前記信号処理の時間が短くなるようにパラメータを決定し、前記フレームレート変換部は、前記第１の方向の相対移動速度又は前記第２の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部によって信号処理した映像信号のフレームレートを高くするか、又は現状のフレームレートを維持するかを選択して処理することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記移動検出部は、前記第２の方向の相対移動速度を、前記撮像部によって撮像した映像信号のフレーム間におけるボケ量変化及び／又は輝度変化に基づいて算出することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記撮像部は、第２の駆動モータによって前記第２の方向に移動し、前記移動検出部は、前記第２の駆動モータの回転量に基づいて前記標本の前記第２の方向の相対移動速度を算出することを特徴とする。

また、本発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記信号処理部は、ノイズ低減処理部を有し、前記信号処理設定部は、前記ノイズ低減処理部のパラメータを決定し、前記第２の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、ノイズ低減処理時間を短縮するようにパラメータを決定することを特徴とする。

本発明に係る顕微鏡用撮像装置によれば、モニタ上にて観察対象物の移動速度が高速の場合には、信号処理の処理時間を短くし(スループットの短縮)、さらにフレームレートを高めることにより、スムーズに撮像操作を行うことができる。信号処理のスループットを短縮することで、観察対象物の動きへの追従性を改善され、例えば常に２，３秒遅れてモニタに表示されていた映像が０．１秒以下で動きに追従するようになる。フレームレートを高めることで、動きの滑らかさやちらつきが改善され、例えばコマ送り的な映像が滑らかに動くようになる。また、移動速度が低速の場合には、高性能な信号処理を行うことにより、視認性を高め観察を行い易くすることができる。そして、このような切り替えを自動で行うことができる。

本発明による第１及び第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置の概略を示すブロック図である。 本発明による第１及び第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置の構成図である。 本発明による第１及び第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置のブロック図である。 本発明による第１の実施形態の顕微鏡用撮像装置のノイズ低減処理部のブロック図である。 本発明による第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置のノイズ低減処理部のブロック図である。 本発明による第３の実施形態の顕微鏡用撮像装置の概略を示すブロック図である。 本発明による第３の実施形態の顕微鏡用撮像装置の構成図である。 本発明による第３の実施形態の顕微鏡用撮像装置のブロック図である。

以下、本発明による顕微鏡用撮像装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明による第１の実施形態の顕微鏡用撮像装置の概略を示すブロック図である。顕微鏡用撮像装置１は、移動検出部１０と、信号処理設定部２０と、撮像部３０と、信号処理部４０と、フレームレート変換部５０と、モニタ６０と、対物レンズ７０とを備える。図１において、実線は映像信号を表し、点線は制御信号を表している。

撮像部３０は、対物レンズ７０により結像される観察対象物の光学映像を撮像して映像信号を生成し、移動検出部１０及び信号処理部４０に出力する。

移動検出部１０は、撮像部３０から入力される映像信号の中にある観察対象物の「像」の移動（変化）を検出して移動速度を算出し、移動速度情報を信号処理設定部２０及びフレームレート変換部５０に出力する。

信号処理設定部２０は、移動検出部１０から入力される移動速度情報に基づいて、信号処理の経路や特性を設定するためのパラメータを生成し、信号処理部４０に出力する。

信号処理部４０は、撮像部３０から入力される映像信号を、信号処理設定部２０から入力されるパラメータに従って、例えば、低画質又は高画質となるように信号処理し、フレームレート変換部５０に出力する。例えば、移動速度が高速（所定の閾値以上）である場合には、移動速度が低速（所定の閾値未満）である場合と比較して、信号処理部４０による信号処理の時間が短くなるようにパラメータを決定する。

フレームレート変換部５０は、信号処理部４０から入力される映像信号のフレームレートを、移動検出部１０から入力される移動速度情報に従って切り替える。例えば、モニタ６０が高いフレームレートに追従可能であり、移動速度が高速（所定の閾値以上）である場合には、移動速度が低速（所定の閾値未満）である場合と比較して、信号処理部４０によって信号処理した映像信号のフレームレートを高くする処理を行う。ここで、モニタ６０の入力フレームレートの仕様の制限などにより、移動速度情報によって、適宜、高フレームレートに変換するか、または、通常のフレームレートのまま出力するかを選択することができる。例えば、この選択はＣＰＵにて、モニタ６０の仕様に合わせて、あらかじめ設定された情報をもとに選択される。これにより、高いフレームレートが選択された場合には、観察対象物の動きの滑らかさやチラツキが改善される。

モニタ６０は、フレームレート変換部５０によってフレームレートが調整された映像信号を表示するものであり、ＬＣＤやＣＲＴ等にて実現される。

図２は、顕微鏡用撮像装置１を顕微鏡に適用した場合の構成図である。顕微鏡８０は、撮像部３０及び対物レンズ７０を有する撮像カメラ８１と、標本８２を載置するＸ−Ｙステージ８３と、光源８４とを備える。画像処理ボード・コンピュータ９０は、移動検出部１０と、信号処理設定部２０と、信号処理部４０と、フレームレート変換部５０に相当する。

図３は、顕微鏡用撮像装置１のブロック図であり、図１をより詳細に示したものである。図３において、実線は映像信号を表し、点線は制御信号を表している。

本実施形態の顕微鏡用撮像装置１は、観察者の手によって標本８２を直接移動するか、又はＸ−Ｙステージ８３を水平位置調整ハンドルにて手動で調整することによって標本８２を移動する。また、撮像カメラ８１の垂直方向の位置調整は、垂直位置調整ハンドルにて行い、合焦作業を行う。光源８４から射出された照明光は、標本８２に照射され、その透過光が観察光として対物レンズ７０に入射される。

移動検出部１０は、速度判定部１１を有する。速度判定部１１は、撮像部３０の光軸と直交する方向（以下、水平方向という）における、撮像部３０とＸ−Ｙステージ８３との相対移動速度を算出する。すなわち、Ｘ−Ｙステージ８３が水平方向に移動した場合には、撮像部３０から取得した映像信号のフレーム間の映像の変化（相対的な動きベクトル）に基づいて移動速度を算出する。例えば、現フレームと前フレームとの相関値を計算し、相関値から移動速度を算出する。ここでの相関値の計算には、動きベクトルを計算することも含む。なお、撮像部３０が水平方向に移動する場合についても同様である。

また、速度判定部１１は、撮像部３０の光軸と平行な方向（以下、垂直方向という）における、撮像部３０とＸ−Ｙステージ８３との相対移動速度を算出する。すなわち、撮像部３０が垂直方向に移動した場合には、焦点の合い方の違いにより変化するボケ量及び／又は輝度に基づいて移動速度を算出する。このときも同様に、撮像部３０から取得した映像信号の現フレームと前フレームとの相関値を計算し、相関値から移動速度を算出する。なお、Ｘ−Ｙステージ８３が垂直方向に移動する場合についても同様である。

速度判定部１１は、算出した移動速度、又は移動速度を低速、中速、高速等にクラス分けした情報を移動速度情報として信号処理設定部２０に出力する。

信号処理設定部２０は、エッジ強調パラメータ設定部２１と、ノイズ低減処理パラメータ設定部２２とを有する。エッジ強調パラメータ設定部２１は、移動検出部１０から入力される移動速度情報に基づいてエッジ強調処理用パラメータを生成し、信号処理部４０に出力する。ノイズ低減処理パラメータ設定部２２は、移動検出部１０から入力される移動速度情報に基づいてノイズ低減処理用パラメータを生成し、信号処理部４０に出力する。

一般に、人間の視覚の分解能特性は、ステージや撮像部の移動が高速な場合には、モニタ上に表示された撮像画像を時間追従できない。したがって、信号処理設定部２０は、移動速度が高速の場合には、処理時間を優先してエッジ強調処理やノイズ低減処理の処理時間を短くする一方、画質は犠牲にしてフィルタサイズを小さくしたり、処理経路を省略したりするパラメータを生成する。このようにすることで、フレームレートが低下せず、標本８２の動きがスムーズに追従するため、観察者はフレーミングや合焦作業をスムーズに行うことができる。

反対に、移動速度が低速の場合には、画質再現を優先にし、処理時間を犠牲にするパラメータを生成する。特に標本８２が静止している場合には、高いフレームレートは必要ないため、フレームレートを低くして解像再現やノイズ低減などに十分な処理時間を費やすようにする。

なお、信号処理設定部２０は、移動検出部１０からの移動速度情報に応じて、処理時間を優先させる場合の画像と画質再現を優先させる場合の画像とが、多段階又は滑らかに特性が変化するようにパラメータを生成するのが好適である。

信号処理設定部２０は、内部にパラメータのセットをテーブルとして持ち、必要に応じて、補間や合成等の演算を経てパラメータを生成するようにしてもよい。

撮像部３０は、撮像光学系３１と、撮像素子３２と、前処理部３３とを有する。対物レンズ７０からの光束は撮像光学系３１により焦点調整などが行われ、撮像素子３２に結像される。前処理部３３は、レベル調整用ゲイン３３１、Ａ／Ｄコンバータ３３２、バッファ３３３を有し、撮像素子３２で取り込んだ映像信号をデジタル信号に変換し、移動検出部１０及び信号処理部４０に出力する。

信号処理部４０は、色階調補正部４１と、エッジ強調部４２と、ノイズ低減処理部４３とを有する。これらは、撮像部３０から取得した映像信号を、顕微鏡の観察者が観察に好適な画質でモニタ観察できるように、映像信号を信号処理し、フレームレート変換部５０に出力する。また、信号処理設定部２０からのパラメータに応じて、処理速度優先から画質再現優先まで、処理経路や信号特性を多段階に変更する。

色階調補正部４１は、撮像部３０から入力される映像信号に対して階調補正処理を施し、エッジ強調部４２に出力する。

エッジ強調部４２は、色階調補正部４１から入力される映像信号に対してエッジ強調処理を施し、ノイズ低減処理部４３に出力する。エッジ強調処理は、エッジ強調パラメータ設定部２１から入力されるエッジ強調処理用パラメータに基づいて行う。

図４は、ノイズ低減処理部４３の構成例を示すブロック図である。ノイズ低減処理部４３は、高域ノイズ低減処理部４３０と、中域ノイズ低減処理部４４０と、低域ノイズ低減処理部４５０と、経路スイッチ４６０，４６１，４６２，４６３とを有する。本実施形態では多重解像フィルタを使用しており、多重解像フィルタは、入力映像信号を周波数帯の高いものから低いものへと分解して、帯域ごとにノイズ低減処理を行う。高域ノイズ低減処理部４３０、中域ノイズ低減処理部４４０、及び低域ノイズ低減処理部４５０は、それぞれ、フィルタ・縮小処理部４３３と、拡大処理部４３４及び４３７と、減算器４３５と、切り替えスイッチ４３６と、時間優先ノイズ低減部４３１と、画質優先ノイズ低減部４３２とを有する。各ノイズ低減処理部の内部の構成は同じであり、図４では、高域ノイズ低減処理部４３０のみ内部の構成を示している。

入力信号は、フィルタ・縮小処理部４３３によりフィルタ処理及び縮小処理され、拡大処理部４３４により拡大処理される。減算器４３５は、入力信号と拡大処理部４３４により拡大処理された信号とを減算する。切り替えスイッチ４３６は、信号処理設定部２０から入力されるパラメータに基づいて、減算器４３５により減算した信号を、時間優先ノイズ低減部４３１又は画質優先ノイズ低減部４３２に出力する。

処理時間優先と画質再現優先の切り替えの一例は、信号処理設定部２０からのパラメータに応じて、各帯域の処理を順次切り替えていく。高域ノイズ低減部４３０は、信号処理設定部２０から入力されるパラメータによって、時間優先ノイズ低減部４３１と画質優先ノイズ低減部４３２との切り替えを行う。移動速度が低速の場合には、高域、中域、及び低域の全ての帯域について画質優先ノイズ低減部４３２を選択する。移動速度が中速の場合には、高域及び中域については画質優先ノイズ低減部４３２を選択し、低域については時間優先ノイズ低減部４３１を選択する。移動速度が高速の場合には、高域、中域、及び低域の全ての帯域について時間優先ノイズ低減部４３１を選択する。

時間優先ノイズ低減部４３１は、単純コアリング部４３１１を有し、単純コアリング部４３１１によりノイズを低減する。

画質優先ノイズ低減部４３２は、方向依存フィルタ部４３２１と、適応コアリング部４３２２と、ブレンド・ゲイン処理部４３２３とを有する。方向依存フィルタ部４３２１は、画像中のエッジなどの方向成分を検出し、その方向にフィルタ処理し、適応コアリング部４３２２は、適応的にコアリング閾値を変化させてノイズを低減し、ブレンド・ゲイン処理部４３２３は、輝度変化に対応したノイズモデルを基にゲインを決め、拡大処理部４３４直後の帯域原信号とのブレンドを行うことで、ノイズ低減強度を調整する。

なお、時間優先ノイズ低減部４３１及び画質優先ノイズ低減部４３２の処理内容は、時間優先ノイズ低減部４３１では画質よりも処理時間の短縮を重視した処理を行い、画質優先ノイズ低減部４３２では処理時間よりも画質の向上を重視した処理を行うものであれば、図４に示した処理に限られるものではない。例えば、時間優先ノイズ低減部４３１及び画質優先ノイズ低減部４３２において、異なるフィルタサイズの方向依存フィルタを用いるようにしてもよい。

処理時間優先と画質再現優先の切り替えの別の例として、信号処理設定部２０からのパラメータに応じて、一部の帯域の処理を省略するように経路切り替えを行ってもよい。例えば、移動速度が低速の場合には、高域、中域、及び低域の全ての帯域についてノイズ低減処理を行うように、経路スイッチ４６０〜４６２を選択する。移動速度が中速の場合には、高域と中域のみでノイズ低減処理を行い、低域については処理を行わないように経路スイッチ４６０〜４６２を選択する。移動速度が高速の場合には、高域のみでノイズ低減処理を行い、中域及び低域では処理を行わないように、経路スイッチ４６０〜４６２を選択する。

なお、上述した２つの例を組み合わせる、すなわち、切り替えスイッチ４３６による帯域ごとの時間優先ノイズ低減部４３１及び画質優先ノイズ低減部４３２の切り替えと、経路スイッチ４６０〜４６２による帯域ごとの処理を行うか否かの切り替えを組み合わせることもできるのは勿論である。また、本実施形態における信号処理設定部２０及び信号処理部４０の構成は一例であり、これに限定されるものではない。

（第２の実施形態）
次に、本発明による第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。

第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置２は、信号処理部４０のノイズ低減処理部４３の構成を除いて第１の実施形態の顕微鏡用撮像装置１と同じである。よって、顕微鏡用撮像装置２のノイズ低減処理部４３について以下説明する。顕微鏡用撮像装置２のノイズ低減処理部４３は、フレーム間帰還フィルタを使用する。フレーム間帰還フィルタは、フレームメモリに保存された処理済の前フレームと現入力フレームとの間で相関の高い部分を探索し、ブレンドすることにより、ノイズを低減する。また、フレームメモリを複数用意し、処理済の前フレームを何枚か保存し、使用することもできる。フレーム数が増えるほど、時間方向のフィルタ特性を詳細に設定することが可能となる。

図５は、本実施形態のノイズ低減処理部４３のブロック図である。ここでは、処理済の前フレームを２枚保存し、現入力フレームと合わせて３枚のフレームをブレンド可能なノイズ低減処理部４３の構成を示している。ノイズ低減処理部４３は、前フレーム動きベクトル処理部４７０と、前々フレーム動きベクトル処理部４８０と、ブレンド処理部４９０と、経路スイッチ５００，５０１とを有する。前フレーム動きベクトル処理部４７０は、フレームメモリ４７１と、動きベクトル算出部４７２と、動きベクトル反映部４７３とを有する。前々フレーム動きベクトル処理部４８０は、前フレーム動きベクトル処理部４７０と同様に、フレームメモリ４８１と、動きベクトル算出部４８２と、動きベクトル反映部４８３とを有する。

動きベクトル算出部４７２は、現入力フレームの映像信号とフレームメモリ４７１によって保存された処理済の前フレームとの間の動きベクトルを、ブロックマッチングにより算出し、動きベクトル反映部４７３に出力する。つまり、現フレームを一定サイズのブロックに切り出し、予め決められた探索範囲内において、前フレームとの相関の高さが算出され、最も相関が高いと判断されたブロック同士の相対位置により、動きベクトルを算出する。

動きベクトル反映部４７３は、動きベクトル算出部４７２から入力される動きベクトルに基づいてフレームメモリ４７１に保存された前フレーム画像を移動した映像信号を生成し、ブレンド処理部４９０に出力する。

動きベクトル算出部４８２は、現入力フレームの映像信号とフレームメモリ４８１によって保存された処理済の前々フレームとの間の動きベクトルを、ブロックマッチングにより算出し、動きベクトル反映部４８３に出力する。

動きベクトル反映部４８３は、動きベクトル算出部４８２から入力される動きベクトルに基づいてフレームメモリ４８１に保存された前フレーム画像を移動した映像信号を生成し、ブレンド処理部４９０に出力する。

ブレンド処理部４９０は、現入力フレームの映像信号と、前フレーム動きベクトル処理部４７０から入力される映像信号と、前々フレーム動きベクトル処理部４８０から入力される映像信号とをブレンド（例えば、平均化）して出力する。

処理時間優先と画質再現優先の切り替えの一例は、信号処理設定部２０から入力されるパラメータに応じて、動きベクトル算出部４７２，４８２におけるブロックマッチングの探索範囲やブロックの大きさを切り替える。移動速度が低速の場合には、探索範囲を広く、かつ、ブロックサイズを大きくして処理を行う。このようにすることで、処理時間がかかるものの信頼性と精度の高い動きベクトルが生成される。一方、移動速度が高速の場合には、探索範囲を狭く、かつ、ブロックサイズを小さくして処理を行う。このようにすることで、動きベクトルの信頼性の低下に伴い画質は劣化するものの、処理時間は短くなる。

処理時間優先と画質再現優先の切り替えの別の例として、信号処理設定部２０からのパラメータに応じて、前フレーム動きベクトル処理部４７０及び／又は前々フレーム動きベクトル処理部４８０の処理を省略するように経路切り替えを行ってもよい。例えば、移動速度が低速の場合には、スイッチ５００及び５０１をオンにし、前フレーム動きベクトル処理部４７０及び前々フレーム動きベクトル処理部４８０による処理を行う。移動速度が高速の場合には、スイッチ５００及び５０１をオフにし、前フレーム動きベクトル処理部４７０及び前々フレーム動きベクトル処理部４８０による処理を省略する。

このように、第１の実施形態の顕微鏡用撮像装置１及び第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置２によれば、標本８２の移動速度に応じて、信号処理を時間優先とするか又は画質優先とするかの切り替えを自動で行うことができる。これにより、標本８２が水平方向に移動している場合には処理時間が短くなることにより映像の追従性が向上し、フレーミング行い易くなる。また、撮像素子３２又は対物レンズ７０が垂直方向に移動し、焦点を合せている間のボケの状態の映像に対しては、処理時間が短くなることにより映像の追従性が向上し、合焦点作業が行い易くなる。また、フレームレートを向上させることにより、動きの滑らかさを改善し、ちらつきも軽減することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明による第３の実施形態の顕微鏡用撮像装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態の顕微鏡用撮像装置３は、Ｘ−Ｙステージ８３の水平方向の移動、及び撮像カメラ８１の垂直方向の移動を駆動モータにより行い、駆動モータの回転量に基づいて移動速度を算出する点が、第１の実施形態の顕微鏡用撮像装置１及び第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置２と相違する。図６は、本発明による第３の実施形態の顕微鏡用撮像装置の概略を示すブロック図である。移動検出部１０は、対物レンズ７０の設定情報及び撮像部３０の設定情報を取得する。図６において、実線は映像信号を表し、点線は制御信号を表している。

図７は、顕微鏡用撮像装置３を顕微鏡に適用した場合の構成図である。顕微鏡８０は、撮像部３０及び対物レンズ７０を有する撮像カメラ８１と、標本８２を載置するＸ−Ｙステージ８３と、光源８４と、Ｘ軸用駆動モータ８５−１と、Ｘ軸用エンコーダ８６−１と、Ｙ軸用駆動モータ８５−２と、Ｙ軸用エンコーダ８６−２と、Ｚ軸用駆動モータ８５−３と、Ｚ軸用エンコーダ８６−３とを備える。

図８は、顕微鏡用撮像装置３のブロック図であり、図６をより詳細に示したものである。図８において、実線は映像信号を表し、点線は制御信号を表している。

移動検出部１０は、速度判定部１１と、移動検出センサ１２とを有する。移動検出センサ１２は、図７に示すエンコーダ８６−１〜８６−３に相当する。図７に示す制御ボード９１は、Ｘ軸用駆動モータ８５−１及びＹ軸用駆動モータ８５−２を制御し、観察対象物である標本８２を載置するＸ−Ｙステージ８３の水平位置をスライド移動させるとともに、Ｚ軸用駆動モータ８５−３を制御し、撮像カメラ８１を垂直方向に移動させる。

エンコーダ８６−１〜８６−３（移動検出センサ１２）は、それぞれ駆動モータ８５−１〜８５−３に取り付けられており、駆動モータ８５−１〜８５−３の回転量を検出し、制御ボード９１に出力する。

速度判定部１１は、第１の実施形態の顕微鏡用撮像装置１及び第２の実施形態の顕微鏡用撮像装置２では、撮像部３０から取得した映像信号を基に移動速度を算出したが、本実施形態の顕微鏡用撮像装置３では、制御ボード９１から入力される回転量から移動速度を算出し、それに応じた移動速度情報を生成する。また、モニタ６０上に表示される観察対象物の移動速度を算出するために、対物レンズ７０の設定情報及び撮像部３０の設定情報も考慮する。

つまり、Ｘ−Ｙステージ８３の移動速度が同一であっても、対物レンズ７０が高倍率になる場合や、撮像素子３２の撮像視野が小さくなる場合には、モニタ６０上に表示される観察対象物の移動速度は速くなる。そのために、速度判定部１１は、エンコーダ８６−１〜８６−３からの出力値のみならず、対物レンズ７０の設定情報及び撮像部３０の設定情報も取得して移動速度情報を生成する。

このように、第３の実施形態の顕微鏡用撮像装置３によれば、Ｘ−Ｙステージ８３及び撮像カメラ８１を駆動モータ８５−１〜８５−３により移動する場合でも、モニタ６０上での標本８２の移動速度に応じて、信号処理を時間優先とするか又は画質優先とするかの切り替えを自動で行うことができる。

上述の各実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、本発明による顕微鏡用撮像装置により、ライン上を水平方向に移動する観察対象物の検査を行う場合には、水平方向の移動速度のみを算出するようにしてもよい。

１，２，３ 顕微鏡用撮像装置
１０ 移動検出部
１１ 速度判定部
１２ 移動検出センサ
２０ 信号処理設定部
２１ エッジ強調パラメータ設定部
２２ ノイズ低減処理パラメータ設定部
３０ 撮像部
３１ 撮像光学系
３２ 撮像素子
３３ 前処理部
４０ 信号処理部
４１ 色階調補正部
４２ エッジ強調部
４３ ノイズ低減処理部
５０ フレームレート変換部
６０ モニタ
７０ 対物レンズ
８０ 顕微鏡
８１ 撮像カメラ
８２ 標本
８３ Ｘ−Ｙステージ
８４ 光源
８５−１，８５−２，８５−３ 駆動モータ
８６−１，８６−２，８６−３ エンコーダ
９０ 画像処理ボード・コンピュータ
９１ 制御ボード
３３１ レベル調整用ゲイン
３３２ Ａ／Ｄコンバータ
３３３ バッファ
４３１ 時間優先ノイズ低減部
４３２ 画質優先ノイズ低減部
４３３ フィルタ・縮小処理部
４３４，４３７ 拡大処理部
４３５ 減算器
４３６ 切り替えスイッチ
４６１，４６２，４６３，４６４，５００，５０１ 経路スイッチ
４７０ 前フレーム動きベクトル処理部
４８０ 前々フレーム動きベクトル処理部
４９０ ブレンド処理部
４３１１ 単純コアリング部
４３２１ 方向依存フィルタ部
４３２２ 適応コアリング部
４３２３ ブレンド・ゲイン処理部

Claims (8)

1. ステージ上に載置された標本を撮像し、信号処理を施してモニタに表示する顕微鏡用撮像装置であって、
   前記標本を撮像して映像信号を取得する撮像部と、
   前記撮像部によって取得した映像信号を信号処理する信号処理部と、
   前記撮像部の光軸と直交する第１の方向における、前記撮像部と前記ステージとの相対移動速度を算出する移動検出部と、
   前記第１の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部による前記信号処理の時間が短くなるようにパラメータを決定する信号処理設定部と、
   前記第１の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部によって信号処理した映像信号のフレームレートを高くするか、又は現状のフレームレートを維持するかを選択して処理するフレームレート変換部とを備え、
   前記信号処理部は、前記信号処理設定部によって決定された前記パラメータに従って信号処理することを特徴とする顕微鏡用撮像装置。
2. 前記移動検出部は、前記第１の方向の相対移動速度を、前記撮像部によって撮像した映像信号のフレーム間における相対的な動きベクトルに基づいて算出することを特徴とする、請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
3. 前記ステージは、第１の駆動モータによって前記第１の方向に移動し、
   前記移動検出部は、前記第１の駆動モータの回転量に基づいて前記標本の前記第１の方向の相対移動速度を算出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の顕微鏡用撮像装置。
4. 前記信号処理部は、ノイズ低減処理部を有し、
   前記信号処理設定部は、前記ノイズ低減処理部のパラメータを決定し、前記第１の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、ノイズ低減処理時間を短縮するようにパラメータを決定することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の顕微鏡用撮像装置。
5. 前記移動検出部は、更に前記撮像部の光軸と平行な第２の方向における、前記撮像部と前記ステージとの相対移動速度を算出し、
   前記信号処理設定部は、前記第１の方向の相対移動速度又は前記第２の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部による前記信号処理の時間が短くなるようにパラメータを決定し、
   前記フレームレート変換部は、前記第１の方向の相対移動速度又は前記第２の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、前記信号処理部によって信号処理した映像信号のフレームレートを高くするか、又は現状のフレームレートを維持するかを選択して処理する
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の顕微鏡用撮像装置。
6. 前記移動検出部は、前記第２の方向の相対移動速度を、前記撮像部によって撮像した映像信号のフレーム間におけるボケ量変化及び／又は輝度変化に基づいて算出することを特徴とする、請求項５に記載の顕微鏡用撮像装置。
7. 前記撮像部は、第２の駆動モータによって前記第２の方向に移動し、
   前記移動検出部は、前記第２の駆動モータの回転量に基づいて前記標本の前記第２の方向の相対移動速度を算出することを特徴とする、請求項５又は６に記載の顕微鏡用撮像装置。
8. 前記信号処理部は、ノイズ低減処理部を有し、
   前記信号処理設定部は、前記ノイズ低減処理部のパラメータを決定し、前記第２の方向の相対移動速度が所定の閾値以上である場合には、該相対移動速度が所定の閾値未満である場合と比較して、ノイズ低減処理時間を短縮するようにパラメータを決定することを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載の顕微鏡用撮像装置。

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